中國航天科工二院實現某型飛行器複雜結構3D列印整合製造

飛行器結構產品“無模具”製造，生產效率提高一倍，在確保效能不下降的基礎上，成本降低近一半，解決了傳統生產模式中加工時間長、質量管控難度大、成本高等難題，透過3D列印一體化成型技術，數字化製造能力大幅提升。

近日，中國航天科工集團有限公司二院二部實現某型飛行器產品複雜結構3D列印整合製造，這是3D列印技術在航天領域飛行器研製中的重要里程碑，進一步提升了飛行器輕量化水平，為未來新一代飛行器發展提供了有力支撐。

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促進新一代

航天飛行器結構效能提升

二部專家介紹，航天飛行器產品結構零部件多，生產週期長、成本高。此前，一套複雜結構產品的部件常常由數十個零件組成，每個零件都要建立三維模型並設計“個性化”的工藝流程，隨後在數字機床上逐一進行生產加工，生產週期往往按月計算。同時，由於“車銑刨磨”等傳統機加工藝的限制，要讓飛行器“瘦身減肥”很困難，直接影響飛行器的效能提升。有時候，結構設計師為了減少幾克的重量也是煞費苦心。

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如今，透過3D列印技術實現面向增材製造的一體化結構設計與製造，可使複雜部件的零件數大幅減少，透過一體化三維建模後匯入3D印表機中直接成型，一臺印表機可實現多個零件的同時列印，製造時間從幾個月縮短到十餘天。同時，隨著零件數量的減少，部件裝配環節也更簡化， 結構可靠性和裝配效率大幅提升。

透過基於3D 列印的最佳化設計，設計師可突破“車銑刨磨”等傳統機械加工工藝限制，選擇採用網狀支撐、空心流道等更加最佳化的結構形式。相比傳統棒料或管料的機加方式，現在可透過“一次成型、少量加工”實現高效生產。針對“一次成型”的3D列印產品，只需要對結構安裝面等表面精度要求比較高的區域性部位進行少量精加工即完成零件生產，從而大幅提升生產效率。

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二部3D列印青年創新工作室負責人金先生表示，團隊一直緊跟國內外3D列印技術發展趨勢，積極開展新技術、新方法、新工藝的學習與應用，牽頭解決了多個專案結構輕量化設計與一體化製造難題，力爭為先進飛行器打造更輕、更強、更耐熱的“鋼筋鐵骨”。

3D列印技術是以金屬粉末、金屬絲為原材料，透過逐層列印、堆積成型的方式實現構件一體化成型的製造技術，涉及數字建模、機電控制、材料科學與工藝技術等多個領域的交叉融合，具有成型精度高、製造週期短、可成型複雜外形和中空結構的特點，可滿足航天產品“輕量化、高效能、快速研製”的設計與製造需求，被認為是航天領域未來結構設計與製造技術變革方向之一。

在過去的“十三五”期間，二部緊跟3D列印技術發展步伐，開展面向增材製造的結構產品設計和應用探索， 在複雜拓撲結構建模技術、最佳化模擬分析技術、數字化製造模擬技術、新材料應用等方面開展了研究工作。以“賽”“研”“用”等多種形式，鍛鍊設計師隊伍，多次組織團隊參加全國3D列印設計大賽並屢創佳績。

二部結構室相關負責人表示，科技人員在提高設計應用能力的同時，將經驗固化形成《面向增材製造的結構設計手冊》等知識成果，使增材製造和最佳化設計的理念深入人心，並且在專案研製中取得了良好實效。

後續，二部將持續推動基於3D列印技術的最佳化設計、應用和產品創新，加強一體化結構的設計、分析、製造、效能驗證等基礎能力建設，促進新一代航天飛行器結構效能提升。

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